Dàn bài Điện tử công suất IIA - TG. Lê Văn Doanh

Moân hoïc<br /> <br /> ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT II A<br /> <br /> THIEÁT KEÁ - ÑIEÀU KHIEÅN - ÖÙNG DUÏNG) TAØI LIEÄU THAM KHAŒO - Power Electronics : Converters , Applications , and Design , NED MOHAN , New York, John Wiley, 3 rd edition 2003 . - Electric drives, Ion Boldea, CRC, 2nd edition 2005 - Modern Power Electronics and AC Drives, B.K.Bose, Prentice Hall, Englewood Cliffs, N. J., 2003 - Ñieàu chænh Töï ñoäng Truyeàn ñoäng ñieän, Buøi Quoác Khaùnh vaø moät soá taùc giaû khaùc, NXB Khoa hoïc Kyõ thuaät, Haø noäi, in laàn 2, 2001 - Ñieàu khieån soá ñoäng cô ñieän, Vuõ vaên Doanh, NXB Khoa hoïc Kyõ thuaät, Haø noäi, 1999 CHÖÔNG TRÌNH Chöông moät : Caùc ngaét ñieän baùn daãn Tính choïn vaø baûo veä – Maïch laùi ngaét ñieän. Chöông hai : Boä nguoàn moät chieàu baùn daãn Caùc boä nguoàn moät chieàu ñieàu khieån pha : Sô ñoà khoái - phaïm vi öùng duïng – Caùc böôùc thieát keá – Tính toaùn maïch loïc Maïch phaùt xung ñieàu khieån pha Heä thoáng ñieàu khieån nhieàu voøng. Caáp ñieän ñoùng ngaét: Sô ñoà khoái – Khaûo saùt caáp ñieän duøng boä bieán ñoåi loaïi Flyback. – Maïch ñieàu khieån. Chöông ba: Heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô moät chieàu duøng boä bieán ñoåi Caùc vaán ñeà cuûa truyeàn ñoäng ñieän töï ñoäng duøng boä bieán ñoåi Sô ñoà heä thoáng chænh löu ñoäng cô vaø caùc cheá ñoä laøm vieäc – Giôùi thieäu boä bieán ñoåi ñaûo chieàu vaø truyeàn ñoäng ñieän ñaûo chieàu quay. Heä thoáng duøng boä bieán ñoåi aùp moät chieàu (Chopper) – Heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu. HT ñieàu khieån ñoäng cô böôùc. Chöông boán : Heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô xoay chieàu duøng boä bieán ñoåi Ñaëc tính ñoäng cô xoay chieàu : Phöông trình ñaëc tính cô - söï laøm vieäc ôû nguoàn khoâng hình sin. Ñieàu chænh aùp ñoäng cô xoay chieàu : sô ñoà khôûi ñoäng ñoäng cô KÑB. Ñieàu chænh taàn soá ñoäng cô xoay chieàu : caùc nguyeân taéc thay ñoåi ñieän aùp , haïn cheá soùng haøi - sô ñoà ñieàu khieån nghòch löu nguoàn aùp - sô ñoà ñieàu khieån bieán taàn V/F . Ñieàu khieån vecto. Ñieàu khieån ñoäng cô ñoàng boä.<br /> <br /> Trang 1/ chuong 1.doc<br /> <br /> Daøn baøi Ñieän töû coâng suaát II A<br /> <br /> Chöông naêm: Boä nguoàn xoay chieàu baùn daãn Nguoàn taàn soá coâng nghieäp : Nguyeân lyù OÅn aùp AC vaø UPS. Nguoàn taàn soá cao vaø gia nhieät caûm öùng : nguyeân taéc gia nhieät caûm öùng - nghòch löu noái tieâp - nghòch löu song song . Caùc boä nguoàn taàn soá cao duøng thyristor *********************************************************************************** CHÖÔNG MOÄT : I. TÍNH CHOÏN NÑBD :<br /> <br /> NGAÉT ÑIEÄN BAÙN DAÃN<br /> <br /> 1. Loaïi linh kieän coâng suất: a. Diod: - Chænh löu (+ taàn soá thaáp), phuïc hoài nhanh (fast recovery) laøm vieäc ôû taàn soá cao. - coâng ngheä thöôøng – suït aùp moái noái pn ≈ 0.7 V, Schotty – suït aùp moái noái pn ≈ 0.3 V, chænh löu taàn soá cao nhöng aùp khoùa thaáp. b. SCR: - Chænh löu, Nghòch löu. - Ñaëc tính cöïc coång: amplified: doøng kích beù, LASCR: kích baèng quang c. GTO vaø Thyristor-coù-caáu-truùc-phöùc-taïp: Söû duïng cho boä bieán ñoåi duøng NÑBD moät chieàu (taét cöôõng böùc) ôû coâng suaát lôùn, aùp raát cao. - BJT: - MosFET: - IGBT: - SW: ñoùng ngaét, AF: aâm taàn, IF hay HF: cao taàn, low noise: ít nhieãu. - Choïn theo heä soá khueách ñaïi, Darlington AF (ít gaëp), SW (thoâng duïng), doøng < 60A (doøng ñònh möùc giaûm nhanh khi aùp khoùa taêng). coù theå xem laø noái taàng MosFET + BJT, chæ coù coâng duïng ñoùng ngaét, cheá taïo ôû doøng lôùn (> vaøi chuïc A). VDRM > katV * Vlvmax VDRM : AÙp khoùa.<br /> <br /> 2.Ñònh möùc aùp:<br /> <br /> Vlvmax : AÙp laøm vieäc max. katV : heä soá an toaøn aùp ≥ 2. 3. Ñònh möùc doøng:<br /> <br /> Cô sôû cho vieäc tính choïn ñònh möùc doøng laøsöï phaùt noùng cuûa linh kieän khi laøm vieäc. Ñieàu kieän: Nhieät ñoä moái noái θJ < Nhieät ñoä cho pheùp θcp - Söï truyeàn nhieät töø tinh theå baùn daãn ra moâi tröoøng xung quanh: moái noái θJ voû SCR θC taûn nhieät θH moâi tröôøng θA.<br /> <br /> Trang 2/ chuong 1.doc<br /> <br /> Daøn baøi Ñieän töû coâng suaát II A<br /> <br /> töông öùng phöông trình:<br /> <br /> θ J − θ A = ΔP ⋅ ( R JC + R CH + R HA )<br /> + RJC: ñieän trôû nhieät moái noái (Junction) – voû (Case) + RCH: ñieän trôû nhieät voû – taûn nhieät (Heatsink) + RHA: ñieän trôû nhieät taûn nhieät – moâi tröôøng (Ambience) Giaûi maïch ÑTCS => toån hao coâng suaát ΔP Tính toaùn nhieät => θJ . Neáu θJ < θcp thì naâng ñònh möùc linh kieän (giaûm RJC) hay caûi thieän ñieàu kieän taûn nhieät (giaûm RHA , RCH). - Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán khaû naêng taûi: Löïc eùp vaø beà maët tieáp xuùc linh kieän – taûn nhieät. Nhieät ñoä moâi tröôøng. Cheá ñoä taûn nhieät: trong buoàng kín, ñoái löu töï nhieân, cöôõng böùc.<br /> Caùch laép linh kieän coâng suaát voû TO220AB vaøo taûn nhieät<br /> <br /> - Phöông phaùp tính gaàn ñuùng: Choïn theo doøng trung bình hay hieäu duïng + kieåm tra nhieät ñoä voû linh kieän. Doøng laøm vieäc trung bình IO < Giaù trò trung bình ñònh möùc IAVE hay Doøng laøm vieäc hieäu duïng IR < Giaù trò hieäu duïng ñònh möùc IRMS Quan heä giöõa hai giaù trò naøy cuûa chænh löu (D hay SCR): IRMS = 1.57 IAVE Ñoái vôùi transistor (BJT, MosFET): xem caùc ñoà thò cuûa nhaø saûn xuaát, IRMS , IAVE laø haøm soá cuûa daïng doøng ñieän. Heä soá an toaøn doøng 1.3 – 2. - Söû duïng doøng ñieän max cho caùc linh kieän gaén maïch in hay ñònh möùc beù (< 20A). 4. Caùch laép ñaët (voû – case), cheá ñoä taûn nhieät (SCR), cheá ñoä caùch ñieän vôùi voû.<br /> <br /> TO220AB<br /> <br /> TO48 (TO208AA)<br /> <br /> TO118 (TO209AE)<br /> <br /> TO200AB<br /> <br /> ADD A-PAK<br /> <br /> 5. Phaân loaïi theo chaát löôïng: Haøng khoâng, quaân söï – coâng nghieäp – thöông maïi.<br /> <br /> Trang 3/ chuong 1.doc<br /> <br /> Daøn baøi Ñieän töû coâng suaát II A<br /> <br /> II. BAÛO VEÄ LINH KIEÄN VAØ BBÑ:<br /> <br /> 1.Baûo veä doøng: + Baûo veä doøng cöïc ñaïi ( ngaén maïch – quaù doøng töùc thôøi): Caàu chì taùc ñoäng nhanh: thoâng soáø veä linh kieän coâng suaát. Caàu chì thoâng thöôøng: Taùch rôøi phaàn hö hoûng, haïn cheá lan truyeàn. CB ( ngaét maïch töï ñoäng – Aptomat ): nhö caàu chì thoâng thöôøng + Baûo veä quaù taûi ( quaù doøng coù thôøi gian ): CB ( ngaét maïch töï ñoäng – Aptomat ) Rô le nhieät Maïch haïn doøng cuûa boä ñieàu khieån voøng kín. 2. Baûo veä aùp: (quaù aùp daïng xung)<br /> R4 10k<br /> 260v<br /> <br /> ∫T i<br /> <br /> 2<br /> <br /> dt (tích phaân doøng bình phöông): baûo<br /> <br /> C 103 FR105 T<br /> <br /> (4)<br /> <br /> IRF450<br /> <br /> RC noái tieáp maéc song song (1), Varistor laø loaïi ñieän trôû giaûm nhanh khi aùp lôùn hôn trò soá ngöôõng (2), vaø caùc boä loïc nhieãu nguoàn(3) goàm caùc maéc loïc LC hình π. Coù theå choáng caùc xung aùp ôû maïch DC baèng maïch D + R + C nhö hình (4). RC (Snubber) song song ngaét ñieän.<br /> II. MAÏCH LAÙI NÑBD:<br /> Ñieà u khieå n voø ng kín<br /> <br /> Sô ñoà khoái heä thoáng ñieàu khieån BBÑ:<br /> Maï ch phaù t xung Khueá ch ñaï i xung Gheù p noá i<br /> <br /> NÑBD<br /> <br /> Ñieàu khieån<br /> <br /> Maïch laùi (driver)<br /> 6V R4 2.2 ohm Q1 C1061 2.2 ohm R5 SCR 0.1 uF C1 R3 100 R? R<br /> <br /> 1. Maïch laùi Thyristor: Phaân loaïi theo caùch gheùp. a. Gheùp tröïc tieáp: Maïch laùi = maïch khueách ñaïi doøng, thöôøng taûi cöïc E, cung caáp IG > IGT Soá lieäu thöôøng gaëp: VGT = 2 volt ; IG = Iñm /KI vôùi KI = 100..300 b. Gheùp quang: Muïc ñích: caùch ly Ñieàu khieån - Ñoäng löïc Trang 4/ chuong 1.doc<br /> <br /> XUNG DK<br /> <br /> 220 R2<br /> <br /> 100 R1<br /> <br /> Daøn baøi Ñieän töû coâng suaát II A<br /> <br /> Duøng OPTRON (Optocoupler) transistor (thoâng duïng) vaø OPTRON Triac hoï MOC ñeå ñieàu khieån ôû aùp AC beù hôn hay baèng 220 V. OPTRON = LED + linh kieän quang ñieän; duøng ñeå truyeàn xung qua moâi tröôøng quang. OPTRON thoâng thöôøng coù thôøi gian treã lôùn hôn vaøi micro giaây => taàn soá toái ña ñeán vaøi chuïc KHz.<br /> <br /> 6V<br /> <br /> OPTO1<br /> <br /> 1 2<br /> <br /> 4 3<br /> <br /> 2.2 ohm Q1 Q2<br /> <br /> 1K 4K7 R1 4K7 R2 4k7<br /> <br /> 2.2 ohm SCR 100<br /> <br /> Sô ñoà kích SCR duøng OPTRON thoâng thöôøng.<br /> <br /> OPTRON hoï MOC cuûa Motorola coù linh kieän quang ñieän laø phototriac coù aùp khoaù ñeán 400 volt, doøng vaøi chuïc mA cho pheùp kích TRIAC < 10 A tröïc tieáp ôû ñieän 220 VAC<br /> <br /> Höôùng daãn söû duïng OPTRON hoï MOC (cuûa Motorola) ñeå laùi TRIAC.<br /> <br /> c. Gheùp bieán aùp: Nguyeân taéc bieán aùp xung (BAX): Khi ñaët haøm naác vaøo sô caáp BAX, doøng töø hoùa sô caáp vaø töø thoâng loõi theùp taêng theo haøm muõ vaø ôû thöù caáp seõ coù aùp caûm öùng tæ leä vôùi ñaïo haøm töø thoâng loõi theùp naøy. Khi aùp sô caáp baèng 0 (heát xung), doøng töø hoaù cuûa BAX caàn coù ñöôøng phoùng ñieän (thöôøng qua D phoùng ñieän song song ngöôïc sô caáp).<br /> <br /> Trang 5/ chuong 1.doc<br /> <br /> Daøn baøi Ñieän töû coâng suaát II A<br /> <br />